I.2 Операторы цикла с присваиванием.

Операторы цикла

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине «Информатика»

К выполнению лабораторной работы №3

специальностей инженерно-технического факультета

для дневной формы обучения

(для внутривузовского пользования)

г. Павлодар, 2000г.

«СОГЛАСОВАНО» Декан ИТФ к.т.н., доцент В.А.Козионов   «____» ____________ 2001г.

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по УМи ВР Пфейфер Н.Э.___________   “____“ __________2000 г.

Составитель преподаватель Салий Т.М.

Кафедра “Компьютерные системы обработки информации и управления”

Утверждено на заседании кафедры “КСОИиУ” протокол № __ от _________ 200__г.

Зав. кафедрой “ КСОИиУ ” к.т.н., доцент Еслямов С.Г.

Одобрено УМО ПаУ

Нач. УМО к.т.н., доцент Мустафина Р.М.

Цель работы: Познакомиться с операторамицикла, научиться применять их при составлении программ.

I. Теоретические сведения.

I.I. Понятие циклического процесса.

Если вычислительный процесс содержит многократные вычисления по одним и тем же математическим зависимостям, но для различных значений, входящих в них величин (переменных), то его называют циклическим. Многократно повторяемые участки вычислений называют циклами, а переменные, изменяющиеся в цикле, - переменными цикла. Алгоритм циклической структуры в общем виде должен содержать:

1) подготовку цикла: задание начальных значений переменным цикла перед первым его выполнением;

2) тело цикла: действия, повторяемые в цикле для различных значений переменных цикла;

3) модификацию (изменение) значений переменных цикла перед каждым новым его повторением;

4) управление циклом: проверку условия продолжения (или окончания) цикла и переход на начало тела цикла, если выполняется условие продолжения цикла (или выход из цикла по его окончании).

Программно цикл может быть реализован с помощью операторов присваивания, if, goto. Однако в языке Паскаль для этой цели существуют специальные операторы цикла, которые обеспечивают более компактную, наглядную запись алгоритма, позволяют создавать более эффективные программы.

I.2 Операторы цикла с присваиванием.

Различают циклы с заданным и заранее неизвестным числом повторений. Циклы первого типа называют также циклами со счетчиком. Число повторений тела цикла в этом случае подсчитывается с помощью специальной переменной (счетчика), для которой известны начальное и конечное значения, шаг её изменения. Управление циклом осуществляется на основании сравнения текущего значения счетчика с конечным. Переменную – счетчик именуют параметром цикла, а сам цикл – циклом с параметром.

Оператор цикла с параметром имеет следующий вид:

For i:=m1 to m2 do s или

For i:=m1 down to m2 do s

Где for (для), To (до), Downto (вниз до), Do (выполнить) – служебные слова;

I – параметр цикла (переменная любого скалярного типа, кроме вещественного);

M1, m2 – начальное и конечное значения параметра цикла (тип, который должен совпадать с типом параметра цикла);

S – тело цикла, которое может содержать один или несколько операторов.

Работа оператора цикла при использовании служебного слова To заключается в следующем. Параметр цикла принимает начальное значение (m1) и сравнивается с конечным значением (m2).Если параметр цикла не превышает значения m2, то управление передаётся в тело цикла и операторы выполняются. Затем значение параметра цикла увеличивается на единицу, и работа повторяется. Выход из цикла выполнится после того, как значение параметра цикла превысит конечное значение m2.

При использовании в операторе цикла служебного слова Downto параметр цикла будет изменяться в обратном порядке: с шагом – 1.

Для схематического представления цикла с параметром используют специальный блок заголовка цикла (блок модификации), внутри которого указывают закон изменения

Рис.1.

параметра цикла. Схематическая запись циклического алгоритма в этом случае показана на рис.1.

На схеме вход 1 в блок модификации – первоначальный вход в цикл, вход 2 – вход в цикл при его очередном повторении, выход 3 – из цикла по его окончании.

Оператор цикла for следует использовать во всех случаях, когда заранее известно число повторений или его можно подсчитать. Число повторений n можно подсчитать при изменении аргумента с постоянным шагом h в определённом интервале (от начального x_n до конечного x_k значения) по следующей формуле:

Квадратные скобки указывают на то, что результат округляется до целой части путём отбрасывания дробной.

Пример: Составить программу для вычисления и вывода значений функции при изменении x от –4 до 4 с шагом 0,2.

Подсчитаем число повторений

Блок-схема алгоритма функции y приведена на рис.2.

PROGRAM FUNY;

VAR X, Y: REAL;

K: INTEGER;

BEGIN

X: =-4;

FOR K: = 1 TO 41 DO

BEGIN {НАЧАЛО ЦИКЛА}

Y: =(X*X-2*X+2)/(X-1);

WRITE (X, Y);

X: = X+0,2

END {КОНЕЦ ЦИКЛА}

END.

Рис.2

В блоке 2 переменная x получает начальное значение равное –4. В блоке 3 параметру цикла задается начальное значение k =1, после чего происходит сравнение значения параметра цикла с конечным значением равным 41. При k 41 управление передается блоку 4, где происходит вычисление переменной y. В блоке 5 происходит вывод на экран значений переменных x и y. В блоке 6 значение переменной увеличивается на величину шага равного 0,2. После чего происходит возврат к блоку 3, где параметр цикла x получает следующее значение. Вычислительный процесс повторяется до тех пор, пока значение параметра цикла не станет равным 42, после чего управление передаётся блоку 7.

При программировании циклов с параметрами необходимо помнить следующие правила организации цикла:

1) параметры цикла, начальное и конечное значения, должны быть одинакового типа, их тип может быть любым скалярным типом (стандартным, перечисляемым, ограниченным), кроме вещественного;

2) очередное значение параметра цикла вычисляется автоматически с помощью функции SUCC в сочетании с TO или PRED в сочетании с DOWNTO; в частности для целого типа шаг изменения значения параметра цикла равен 1 при TO и -1 при DOWNTO;

3) запрещено изменять внутри (в теле) цикла значение параметра цикла, начальное и конечное значение;

4) запрещено входить в цикл с помощью оператора GOTO, минуя оператор FOR, так как значение переменной параметра цикла, начальное и конечное значения будут неопределены;

5) цикл не выполняется вообще, если начальное значение больше (при DOWNTO - меньше), чем конечное;

6) по окончанию выполнения цикла значение переменной параметра неопределенно и не может быть использовано в дальнейших вычислениях;

7) после служебного слова DO может стоять только один оператор; если в цикле нужно выполнить группу операторов, то их заключают в операторные скобки BEGIN-END;

8) из составного оператора, входящего в оператор цикла, можно выйти до окончания этого цикла с помощью GOTO, тогда последнее значение параметра цикла сохраняется.

Пример: Вычислить степень вещественного числа a с натуральным показателем n. Воспользуемся для вычисления следующей формулой:

Компактно такое произведение может быть записано в виде:

Для вычисления указанного произведения целесообразно организовать цикл с параметром i, в котором осуществлялось бы постепенное накопление произведения y по следующему правилу: до начала цикла переменная y должна получить значение 1, на каждом шаге цикла (для y =1,2…..,)- y = y·a. Цикл с параметром i будет выполнен n раз.

Блок-схема алгоритма определения степени вещественного числа приведена на рис.3.

Программа решения задачи имеет вид:

{ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЕЩЕСТВ. ЧИСЛА}

PROGRAM STEPEN;

VAR

A, Y: REAL;

I, N: INTEGER;

BEGIN {STEPEN}

READ (A, N);

Y: =1;

FOR I: =1 TO N DO

Y: =Y·A;

WRITELN (N,’СТЕПЕНЬ ЧИСЛА’, A);

WRITELN (‘РАВНА’, Y)

END. {STEPEN}

В блоке 2 осуществляется ввод произвольного значения a и n. В блоке 3 задается начальное значение произведения y = 1. В блоке 4 параметру цикла присваивается значение i =1,после чего происходит сравнение параметра цикла i с конечным значением n. При i≤n управление передается блоку 5, где происходит процесс последовательного вычисления произведения. При i›n управление передается блоку 6, где происходит вывод на экран вычисленного значения произведения, после чего управление передается блоку 7.

Пример: Вычислить сумму:

Для вычисления указанной суммы целесообразно организовать цикл с параметром i, в котором, во-первых, вычислялояь бы значение очередного слагаемого y=i², во-вторых, осуществлялось бы аналогично произведению накопления суммы прибавлением полученного слагаемого к сумме всех предыдущих: s=s+y. Причем перед началом цикла значение переменной s должно быть нулевым. Блок-схема алгоритма вычисления суммы приведена на рис. 4.

Программа задачи имеет вид:

{ВЫЧИСЛЕНИЕ СУММЫ}

PROGRAM SUM;

VAR

I: INTEGER;

S, Y: REAL;

BEGIN {SUM}

S: =0;

FOR I: =1 TO 20 DO

BEGIN {НЦ}

Y: =I·I;

S: =S+Y

END; {КЦ}

WRITELN (‘S=’, S); END. {SUM}

Блок-схема вычисления суммы аналогична блок-схеме вычисления произведения. Разница заключается в том, что в блоке 2 начальное значение суммы S=0 и в блоке 5 знак умножения изменён на знак (+).

Пример: Вычислить значение функции

n

Члены последовательности, стоящие под знаком суммы можно записать следующим образом:

P1 =1! = 1

P2= 2! =1·2

P3 =3! =1·2·3

P4 =4! =1·2·3·4

....................

P_n= n! =1·2·3·....·n

Отсюда

P2 = P1 ·2

P3 = P2 ·3

P4 = P3 ·4

P_I = P_I-1 ·I

Блок-схема задачи приведена на рис. 5.

Программа имеет вид:

PROGRAM SUM;

VAR

N, I: INTEGER;

S, P: REAL;

BEGIN {SUM}

READ (N);

S: =0;

P: =1;

FOR I: =1 TO N DO

BEGIN {НЦ}

P: =P·I;

S: =S+P;

END; {КЦ}

WRITELN (‘S=’, S)

END. {SUM}

Блок-схема данной задачи аналогична блок-схеме приведённой на рис. 4. Разница заключается в том, что кроме вычисления суммы производится так же вычисление произведения (блоки 4, 6).

Рис.5

i>N

S=S+P

P=P·I

P=1

S=0

---

Дата добавления: 2015-07-08